ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДСОРБЦИОННОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОКУСКОВАНИЯ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАМОВ

Общемировой объем стали, выплавленной в 2016 г., превысил 1600 млн. т, из них более 1200 млн. т стали выплавлено в агрегатах конвертерного типа. В зависимости от ряда технологических факторов в процессе выплавки 1 т стали образуется до 25 кг мелкодисперсной пыли, которая содержит до 65 % железа в форме оксидов. Рециклинг отходов, образующихся в металлургическом производстве, в два – три раза ниже затрат на подготовку концентратов, получаемых из природного сырья и минералов. В условиях решения проблемы рециклинга конвертерных шламов разработан и совершенствуется способ кондиционирования отходов высокой влажности, включающий их нетермическое адсорбционное обезвоживание и последующее термохимическое окускование. В работе в качестве адсорбента использован твердый остаток пиролиза бурого угля – мелкозернистый буроугольный полукокс, производимый на опытно-промышленной установке разреза Березовский-1. Полученные образцы из буроугольного полукокса обладают высокоразвитой и пористой структурой и, соответственно, высокой адсорбционной способностью и хорошими энергетическими свойствами. Гранулометрический состав буроугольного полукокса практически идентичен гранулометрическому составу шлама. В то же время плотность частиц буроугольного полукокса даже при условии заполнения всего пористого пространства адсорбированной влагой более чем в 2,5 раза ниже плотности частиц конвертерного шлама. При смешивании буроугольного полукокса и конвертерного шлама полукокс поглощает влагу, получаемая смесь имеет высокую сыпучесть, в то же время адсорбированная в порах влага переходит в связанное состояние и становится активным участником окислительно-восстановительных процессов. В результате экспериментов получен новый материал, содержащий до 39 % Fe_мет и до 49 % С. Полученные в работе результаты позволили разработать эффективную технологию утилизации конвертерных шламов с получением феррококса, пригодного для использования в доменных и сталеплавильных агрегатах в качестве теплоносителя и восстановителя. Предлагаемая технология обходится без сложного механотермического обезвоживания и брикетирования со связующим.

1. Protopopov E.V., Feyler S.V. Analysis of current state and prospects of steel production development // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 150. P. 1 – 8 (012001).

2. Юзов О.В., Седых А.М., Афонин С.З. Тенденции развития и экономические показатели черной металлургии России // Сталь. 2013. № 4. С. 72 – 77.

3. Brun L. Overcapacity in steel. China’s Role in a Clobal Problem. – In book: Center on Globalization, Governance & Competitiveness, Duke University, 2016. – 54 p.

4. Mutumi OHJI. Recent Trends and Future in Steelmaking Technology in Japan // ISIJ International. 1996. Vol. 36. P. S2 – S5.

5. Буданов И.А., Устинов В.С. Перспективы развития металлургического производства в России // Бюллетень «Черная металлургия». 2014. № 5. С. 3 – 12.

6. Springorum D. The Management of Research and Technology in the Ger-man Steel Industry with Respect to the European Union // ISIJ Interna-tional. 1998. Vol. 38. P. 935 – 942.

7. Утилизация пыли и шламов в черной металлургии / А.И. Толочко, В.И. Славин, Ю.М. Супрун, Р.М. Хайрутдинов. – М.: Металлургия, 1990. – 206 с.

8. Su F., Lampinen H.-O., Robinson R. Recycling of Sludge and Dust to the BOF Converter by Cold Bonded Pelletizing // ISIJ International. 2004. Vol. 44. P. 770 – 776.

9. Металлургические технологии переработки техногенных месторождений, промышленных и бытовых отходов / С.Н. Кузнецов, Е.П. Волынкина, Е.В. Протопопов, В.Н. Зоря. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2014. – 294 с.

10. Переработка и утилизация промышленных отходов Челябинской области / И.П. Добровольский, И.Я. Чернявский, А.Н. Абы-зов, Ю.Е. Козлов. – Челябинск: Изд-во ЧелГУ, 2000. – 256 с.

11. Гостенин В.А., Елисеев Ю.П., Коваленкова Е.Ю., Неверовская И.П. Исследование возможности переработки шламов с целью получения железного концентрата // Сталь. 2016. № 4. С. 75, 76.

12. Комплексное использование сырья и отходов / Б.М. Равич, В.П. Окладников, В.Н. Лыгач, М.А. Менковский. – М.: Химия, 1988. – 288 с.

13. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии / В.Г. Барышников, А.М. Горелов, Г.И. Папков и др. В 2-х т. Т. 2. – М.: Экономика, 1986. 344 с.

14. Добровольский И.П., Рымарев П.Н. Перспективная технология переработки шламов конверторного производства стали и замасленной окалины // Вестник Челябинского государственного университета. 2010. № 8 (189). Экология. Природопользование. Вып. 4. С. 40 – 45.

15. Носков В.А., Маймур Б.Н., Можаренко Н.М Подготовка брикетированием мелкофракционных отходов горно-металлургического и машиностроительного комплексов Украины к утилизации в металлургических агрегатах // Металлургическое и горнорудное производство. 2002. № 1. С. 119 – 122.

16. Szekely J. Steelmaking and Industrial Ecology – Is steel a green material? // ISIJ International. 1996. Vol. 36. P. 121 – 132.

17. Matsubae-Yokoyama K., Kubo H., Nagasaka T. Recycling effects of re-sidual slag after magnetic separation for phosphorus recovery from hot metal dephosphorization slag // ISIJ International. 2010. Vol. 50. P. 65 – 70.

18. Senk D., Gudenau H.W., Geimer S., Gorbunova E. Dust injection in iron and steel metallurgy // ISIJ International. 2006. Vol. 46. No. 12. P. 1745 – 1751.

19. Zhibinova I.A., Shakirov K.M., Protopopov E.V., Shakirov M.K. Thermodynamic principles in the liquid-phase reduction of oxides in an oxygen converter // Steel in Translation. 2009. Vol. 39. No. 2. P. 108 – 110.

20. Shkoller M.B., Kazimirov S.A., Temlyantsev M.V., Basegskiy A.E. Conditioning of coal-enrichment waste with high moisture and ash content // Coke and Chemistry. 2015. Vol. 58. No. 12. P. 482 – 486.

21. Исламов С.Р. Энерготехнологическая переработка угля. – Красноярск: ООО «Поликор», 2012. – 224 с.

22. Школлер М.Б., Казимиров С.А., Ходосов И.Е., Иванов В.П. Рециклинг конвертерных шламов на основе адсорбции влаги и коксования с углями // Кокс и химия. 2017. № 2. С. 38 – 44.

23. Школлер М.Б., Протопопов Е.В., Юрьев А.Б. Энерготехнология твердого топлива. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2015. – 247 с.

24. Ульянов В.П,, Булавин В.И., Бутенко А.Н. Термическая пере-работка нефть- и железосодержащих промышленных отходов с получением товарной продукции // Интегрированные технологии и энергосбережение. 2004. № 3. С. 48 – 53.

25. А.с. 1151768 СССР. Способ утилизации маслоокалиносодержащих отходов / В.П. Ульянов, А.Г. Злобин, Г.С. Умнов и др. Заявл. 09.01.1984; опубл. 23.04.1985. Бюл. № 15.

26. Тайц Е.М. Кокс и железококс на основе брикетирования. – М.: Металлургия, 1965. – 173 с.